CN1469996A - 监测元件和结构的完整性的方法和装置 - Google Patents

监测元件和结构的完整性的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1469996A
CN1469996A CNA018173896A CN01817389A CN1469996A CN 1469996 A CN1469996 A CN 1469996A CN A018173896 A CNA018173896 A CN A018173896A CN 01817389 A CN01817389 A CN 01817389A CN 1469996 A CN1469996 A CN 1469996A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
pressure
cavity
monitoring
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA018173896A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1318829C (zh
Inventor
Jά
肯尼思·J·戴维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Structural Monitoring Systems Ltd
Original Assignee
Structural Monitoring Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Structural Monitoring Systems Ltd filed Critical Structural Monitoring Systems Ltd
Publication of CN1469996A publication Critical patent/CN1469996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1318829C publication Critical patent/CN1318829C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/10—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing diffusion of components through a porous wall and measuring a pressure or volume difference
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
    • G01M3/3254—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers using a flow detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
    • G01M3/3263—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers using a differential pressure detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/08—Detecting presence of flaws or irregularities

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

为监测置于包含处于环境压力下的流体(F)的环境中结构(10)的完整性提供一种方法和装置。结构(10)包括外壳(12)和多个内腔(14)。该方法包括：施加另一流体至腔体(14)，施加的流体处于稍大于大气环境压力(F)的压力下。监测施加的流体的流率，来检测流率的变化。流率的变化表明了通过结构(10)的额外流体渗漏，从而提供了结构(10)的完整性失效的高级报警。通过使施加的流体流过高流量阻件(28)和用转换器(30)监测阻件(28)两端压力的变化，可实现监测功能。

Description

监测元件和结构的完整性 的方法和装置
技术领域
本发明是一种用于监测元件或结构的完整性的方法和装置，尤其是，通过但不只是监测可保持在腔体中的压力状态，腔体可以是元件或结构固有的，或者特别形成在元件或结构中的。
背景技术
本发明源于飞机设计师在面临监测完整性的问题所做的考虑，完整性包括：通常是在机身中拼接和挖切附近遇到的夹层结构；和在复合结构例如副翼、门、叶片等中遇到的基本中空的元件；以及试图防止水分进入这样的结构和元件中。很难对这些结构和元件进行破裂、腐蚀和脱开检测。而且由各种原因引起的水分还容易进入，原因包括：
毛细作用和该结构基本中空的本质，特别是由复合材料制成的结构；
暴露于温度极限下；
暴露于大的环境压力变化中；
暴露于高的湿度和降雨的环境。
在金属结构中除了腐蚀，水分的进入也能导致严重的结构缺陷，例如由于水分周期性侵入，再加上结冰时的膨胀所造成的逐步损伤而产生的脱开。
当然上述问题不是飞机设计师的唯一领域。结构完整性监测具有广泛的应用，可被用来例如监测粘接件，例如潜艇上消音瓦片之间或航天飞机上的热阻瓦片之间的粘接件。
发明内容
本发明的目的是提供一种监测元件和结构的完整性的方法和装置。本发明的另一目的是防止水分进入所述的组件或结构中。
为了在后边包括权利要求中描述方便，用术语“结构”代表结构或元件。
根据本发明的第一个方面，提供了一种监测在环境压力下置于包含流体的环境中的结构完整性的方法，所述结构具有至少一个内部腔体，所述方法包括的步骤至少如下：
在大于所述的环境压力的第一压力下，提供第一流体源；
使所述的至少一个腔体与所述流体源流体连通；和
监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个内腔的流率的变化；
优选的，相比所述的环境压力，所述第一流体源压力基本为常量。
在一个实施例中，所述的监测步骤包括：在所述至少一个腔体和所述流体源之间高流量阻抗，以便在所述至少一个腔体和所述流体源之间产生稳定状态下的压差，并监测所述稳态压差的变化。
优选地，所述的在所述第一压力下提供所述第一流体源的步骤包括：设置所述第一压力为比所述环境压力足够大的水平，以克服吸湿力和毛细作用，但不足损害所述结构的完整性。
优选地，所述的提供所述第一流体源的步骤包括提供第一气体源。
优选地，所述的提供所述第一气体的步骤包括：在所述流体源和所述至少一个腔体之间提供除潮器，以在所述气体流入所述至少一个腔体之前对其进行干燥。
优选地，当所述结构包括两个或更多内腔时，所述放置步骤包括：(a)放置所述内腔使其彼此用流体连通；和/或(b)放置所述腔体使之与所述流体源流体连通。
在另一实施例中，所述监测步骤包括：
提供与所述流体源流体连通的一定量的流体标记；和
监测所述结构，以跟踪所述流体标记。
优选地，所述流体标记包括表示液体或气体的染料。
在又一实施例中，所述监测稳定状态下流入量变化的步骤，包括：
在所述流体源的流体连通中，提供一定量的可测气体；
提供一种对所述气体的检测方法；和
监测稳定状态下，所述结构中所述气体渗漏率的变化。
根据本发明的另一方面，提供了一种监测结构完整性的方法，该结构被置于在包含有在环境压力下的流体的环境中，所述方法包括如下步骤：
在所述结构中形成密封的腔体；
在大于所述的环境压力的第一压力下，提供第一流体源；
使所述的至少一个腔体与所述流体源流体连通；和
监测稳定状态下所述第一流体流入所述腔体的流率的变化。
优选地，所述的形成所述密封腔体的步骤包括：在所述结构之内或之上形成凹槽或凹陷，并且形成横跨凹槽或凹陷的密封。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测置于包含在环境压力下流体的环境中的结构完整性的方法，所述结构由两个或多个互相连接的元件组配而成，所述元件相互并列设置，以使一个元件的表面与至少另一个所述元件的表面相邻，从而形成各自相邻的表面对，所述方法包括如下步骤：
在一个或多个所述相邻表面对之间形成一个或多个腔体；
提供第一流体源以及大于所述的环境压力的第一压力；
使至少一个所述的腔体与所述流体源流体连通，以产生至少一个流体源压力腔体；以及
监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个流体源压力腔体中的流率的变化。
优选地所述方法还包括如下步骤：使另外的所述腔体与所述环境压力流体连通，以产生相邻更替的流体源压力腔体和环境压力腔体。
优选地所述方法还包括如下步骤：在所述环境压力腔体和所述环境或所述环境压力的流体源之间，设置串联的除潮器。
优选地，所述监测步骤包括：在所述流体源压力腔体和所述流体源之间，串联连接高流量阻抗，以在所述流体源压力腔体和所述流体源之间产生稳定状态压差，并监测所述稳定状态的压差的变化。
在另外的实施例中，所述监测步骤包括：提供一定量与所述第一流体源流体连通的流体标记，并监测所述结构以跟踪所述流体标记。
优选地，若所述结构的所述元件，被粘性层连接在一起，或者被所述相邻表面对之间的密封材料层结合在一起，所述形成步骤包括：在所述粘性或密封层内形成所述腔体。
优选地，所述元件被机械紧固件连接，所述形成步骤包括：在所述相邻表面对附近提供密封，以便在所述相邻表面对之间形成所述腔体。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于监测置于包含在环境压力下流体的环境中的结构完整性的方法，所述结构至少包括一内腔，所述装置至少包括：
在大于所述环境压力的第一压力下的第一流体源；
用于在所述流体源和所述至少一个腔体之间提供流体连通的连通通道；和
用于监测稳定状态下所述第一流体从所述通道流入所述至少一个内腔的流率变化的监测装置。
在一个实施例中，所述的监测装置包括：在所述至少一个腔体和所述流体源之间，串联的设置在所述连通通道内的高流量阻件，所述的高流量阻件在所述至少一个腔体和所述流体源之间产生稳定状态的压差，并用跨接所述高流量阻件的测量变换器来监测所述稳定状态的压差的变化。
优选地，所述第一压力足够于所述环境压力，能克服吸湿力和毛细作用，但是都不足以对所述结构的完整性造成损害。
优选地，所述第一流体为气体。
优选地，所述装置还包括：位于所述流体源和所述至少一个腔体之间的除潮器，以干燥流入到至少一个腔体之前的所述气体。
在另一实施例中，所述监测装置包括：与所述流体源连通的流体标记，其用于在所述流体从所述腔体流经所述结构至所述环境发生渗漏的位置给所述结构做标记。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，以防止目标流体进入设置在包含处于环境压力下的目标流体的环境中的结构，所述结构具有至少一个内腔，所述方法包括如下步骤：
提供处于第一压力下的第一流体源，该第一压力大于所述环境压力；和
在所述至少一个内腔和所述流体源之间提供流体连通路径。
优选地，所述方法还包括监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个内腔中流率的变化，从而便于监测所述结构的完整性的步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种装置，以防止目标流体进入设置在包含处于环境压力下的目标流体的环境中的结构，所述结构具有至少一个内腔，所述装置至少包括：
处于大于所述环境压力的第一压力下的第一流体源；和
在所述流体源和所述至少一个腔体之间用于提供流体连通的一个或多个连通通道。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的示意图；
图2是根据本发明的另一实施例的装置的示意图，该装置用来监测结构中腔体的压力状态，从而监测结构的完整性；
图3是本发明的另一实施例的示意图；
图4a是本发明的另一实施例的示意图；
图4b是本发明的另一实施例的示意图；
图5a是已经应用本发明的实施例的两层夹层结构的示意图；
图5b是图5a的实施例的结构的变体；
图6是已经应用本发明的实施例的三层夹层结构的示意图；
图6a是图6的实施例的结构的变体；
图6b是图6的实施例的结构的另一变体；
图7是已经应用本发明的实施例的四层夹层结构的示意图；
图8a是已经应用本发明的实施例的三层夹层结构的示意图；
图8b是已经应用本发明的另一实施例的三层夹层结构的示意图；
图9示出了另一腔体配置的部分截面斜向视图。
具体实施方式
图1示意的示出了本发明中用于防止流体F进入到结构10中的方法和装置的一个实施例。结构10是用三种复合结构制成的假想结构，在此提供的目的仅仅是为了说明本发明的实施例的原理。结构10具有外壳12和多个内腔14a，14b和14c(以后均用“腔体14”引用)。腔体14的实际形状是结构10类型的函数。腔体14a说明具有任意结构的内腔的结构10；腔体14b说明具有蜂窝型或细胞型核心的结构10；及腔体14c说明具有泡沫型核心的结构10。
结构10设置在包含处于环境压力下的流体F的环境16中，环境压力作用在结构10上。例如，环境16可以是海拔4000米的大气，而流体F是空气；或者环境16可以是海面以下100米深，此时流体F就是海水。
根据本发明的实施例的装置18，用来防止或至少将流体F进入到结构10中的程度降至最低。装置18包括：用于提供第一流体的压力流体源20，第一流体为，例如，处于大于流体F的压力的压力之下的空气或惰性气体。形为导管22的连通通道，在流体源20和结构10的一个或多个内腔14之间提供流体连通。如果在结构10的腔体14互相之间直接或间接的流体连通的情况下，则为了使流体源20的气体与腔体14流体连通，仅需使导管22穿透外壳12延伸到结构10中的某一点。而且，虽然没有示出，可在流体源20和结构10之间设置多个导管22。然而，若腔体14互相之间没有流体连通，或者按密封层或组配置，则装置18的连通路径包括一个或多个，包含在外壳12之内与导管22连通的通道或导管24，以此在流体源20的气体和腔体14之间提供流体连通。可选地，可在内腔14之间制出较小的孔来实现其间的流体连通。这可以靠使用如激光来实现。
设置流体源20的压力大于流体F的压力(其可以是静压，也可以是动压)，从而防止流体F进入腔体14。更为具体地讲，设置流体源20的压力，使其足以克服吸湿力和毛细作用，从而防止水分进入结构10中，但是却又不能足以损害结构10的完整性。
应当认识到，如果外壳12对流体F来说绝对不可透过。并且其不包含任何缺陷或在结构10的生命周期内不会产生任何缺陷，则环境16的流体F就不能进入结构10。然而，实际上，因为各种原因包括材料可透性的效果，动态载荷、局部冲击损伤、制造结构10中的实际缺陷，或者用紧固件装配结构，经常是外壳12会，或者迟早会变成对流体F是可透过的。
图2示出了装置18a，其可对腔体14的压力状态进行监测，从而可监测结构10a的完整性。装置18a包括流体源20和导管22a，导管22a与图1所示实施例中的导管22功能类似，并与用于监测从流体源20流入腔体14的流体的流量的监测装置26互连。监测装置26是基于在专利号为No.PCT/AU94/00325的(WO94/27130)的国际申请中所公开的内容，该申请的内容在此引用以做参考。本质的区别是：在本发明的实施例中，使用的是定常(正)压力流体源，而在专利号为No.PCT/AU94/00325(WO94/27130)的国际申请中使用的是定常真空源。监测装置26监测稳定状态下，从流体源20流入腔体14的流体流率的变化。在本实施例中，监测装置26包括：在流体源20和腔体14之间串联设置在导管22a中的高流量阻件28。高流量阻件28优选地包括长度很长的小孔径管，其允许很小量的流体流过。可选地，高流量阻件28可包括可透性材料例如多孔玻璃。
为了通过PCT/AU94/00325(WO94/27130)设备获得满意的流率，最大流率为用现有数字流量表所能测出得的最小值。举例来说，孔径小于0.3mm、长度超过3米的管子，其长度上空气压力差为20kPa，则该管子的流率约为2-3微升/分种。考虑到越接近零值，装置的敏感度将按指数速度增加，且若预想的高流量阻件的大小可无限延伸，则可测得极小的流量。
通常高流量阻件的大小应当足够大，以便在高流量阻件的长度上产生相应于流过高流量阻件的微小流量的显著的压降。
形如压差转换器30的测量装置接在阻件28的两端。用流体连接管32将转换器30接在阻件28的两端，并且电导体36连接到放大显示件34。另外，在不需要电流的地方，连接到阻件28两端的压差转换器30可以是非电指示器。
假定结构10a的外壳12本身就具有一定程度的可透性，在启动装置18a之后，就会出现特有的稳定状态的进出结构10a的流体渗漏率。若外壳12/结构10a的可透性发生变化，则从流体源20流入结构10a的流体的流率会相应的增加。这可以用监测装置26监视并检测到。本实施例的典型应用是飞机舱门、副翼、辅助翼或者类似的，对它们均施加了高于环境压力的氮气。
图3描述了本装置和方法，当被应用到包括粘在潜艇的艇身40的消音板38的结构10b的实施例。
弹性灰浆48的填角设置在每块瓦片的周围，使腔体50产生在相邻板38之间的灰浆48下方，或者产生在板38的边缘和船身40的相邻表面之间的灰浆48之下。腔体50连接到监测装置18b。该装置18b与图2所述的装置18a类似，包括：监测设备26b和流体源20b(在本实施例中为气体源)。监测装置26b包括在腔50之间提供流体连通路径的导管22b，流体源20b串连到高流量阻件28。压差转换器30由管32连接到阻件28的两端。由电导件36连接到转换器30的放大显示件34，提供阻件28两端稳定状态压差的显示。来自供给20的流体，被设置在阻件28和流体源20之间的导管22b之中的压力调节器52测量。调节器52也经过管54参考周围大气的压力，在该情况下为海水，此处用标记FS和相关的白色压力指示箭头示出。调节器52保持来自流体源20的气体的压力，使之大体为高于水压的某一常值。因为外部水压随着18b的深度而变化，特别地调节器52能够动态地改变分送到腔体50，来自流体源20的气体的压力。在操作中，监测装置26b稳定在不同于高流量两端压力的一相对恒定的压力值，而与外部水压无关。
通过监测高流量阻件28两端的压差，可有助于实现瓦片38的粘性连接的完整性监测。因为从任一腔体50中渗漏的少量空气而造成的压差的增大，可给出足够任一瓦片38的脱接或对灰浆48的损害的警告。由于阻件28两端压差升高并被转换器检测出，所以能立刻发现脱接的险情和水的进入。瓦片38的减少会导致压差的剧烈上升。也可以为监测装置26b设置阻件28的可调支流，以提供来自流体源20的高流率的空气，而考虑到一些裂纹容差并为腔体50保持正压保护。
因为潜艇的船身40周围的海水FS的环境压力，从驾驶指挥塔鳍板到船身的腹部显著不同，所以可能需要将瓦片38分组为若干垂直分层的层，对这些层分别监测以确保供给到特定瓦片组的气压，保持比作用在这些板上的环境压力稍高一点，因此可防止瓦片的较上组的过量正压。这可以通过下述方法实现：在处于流体源20和调节器52之间的导管22b的某一部分设置歧管，具有多个从歧管供给的调节器52，并连接到等同的高流量阻件28、转换器30和环境压力基准点54的配置。
图4a示出了应用到结构10c的本发明的另一实施例，该结构10c包括按夹层结构连接的三个元件56、58和60。具体地讲，结构10c是飞机的加压机身的一部分。元件56、58和60被穿过形成在元件56、58和60上的孔71的铆钉62固定在一起。每个铆钉62具有与元件56齐平的头部64，和另一端顶在元件60上的平尾66。平头铆钉以示例示出，圆头铆钉或可能的螺栓紧固件均可选。
通常，夹层组件在每个紧固层之间会有密封材料层，可部分地防止腐蚀和磨损。为了方便腔体的制造，在本发明中修改了这种配置，这样仅在元件56和58之间设置密封层68，通常在元件58和60之间的密封被至少部分地除去，在其间形成气体可透间隙70。根据本实施例，通过在间隙70的周围设置周围密封件74，间隙70可形成到腔体72中。在铆钉62的平端66的周围、与元件60的表面相邻的位置，使用少量的密封剂75。装置18c，包括监测设备26c，连接到腔体72来监测结构10c的完整性。监测设备26c包括：致使高流量阻件28与压力转换器30之间平行相连的导管22c。转换器30通过电导件36与放大显示件34相连。此外，连接在阻件28两端的压差转换器30，可以是非电指示件。
本实施例的压力流体源20c是飞机的座舱压力，其进入阻件28和转换器30。座舱压力用“CP”标出，相关压力用黑色箭头示出。
若在铆钉62周围，中间元件58上形成裂纹100，就会在铆钉62和头部64周围产生通向外部高海拔的大气FA(与白色压力指示箭头相关)的流体渗漏流通路径(用小黑色流通指示箭头示出)，原因就是裂纹100和随后固定的松动。经由阻件28流入腔体72的气流增加的结果可以被转换器30以压差的变化而检测到，从而提供了元件58中裂纹100的指示。
在图4b所示的另一实施例中，用于监测结构10c的完整性的装置18′包括：含有流体标记例如液体或气体染剂，或可测气体的柔性容器76，其由导管22′代替导管22c连接到腔体72。如前述实施例若在元件58中产生的裂纹100延伸至铆钉62，就会有标记从容器76中通过导管22′、腔体72、裂纹100和铆钉62周围，渗漏到外部大气。之所以会这样是因为柔性容器76也受到了座舱压力CP。对铆钉62周围染剂或气体的检测，提供了元件58中出现裂纹的指示。
若流体标记为液体，则可以通过目视检查结构的方法检测。在铆钉62的头部周围出现的染剂可潜在地归因为裂纹的存在。若用可测气体作为标记，例如氦，气体监测和检查设备需要检测从结构中气体的逸出。在结构本身具有可透性的情况下，当然会有稳定状态的气流穿过结构，在该情况下需要监测稳定状态条件下的变化。另一方面，若最初制造后结构绝对不可透，则需检测任何气体标记的出现。这当然与监测监测装置26c两端显著的压差的出现一样，表明了在以前不存在的流体位置上的流体。然而，因为流阻设备26c的敏感度，流体标记方法更可能被用作缺陷位置指示器。
图5至7描述了本发明的实施例可应用到其中的各种“夹层”结构。
在图5a中，结构10d的一部分包括两个被铆钉62固定在一起的元件56和60。在元件56和60的两个相对邻面之间有气体可透间隙70。通过用周围密封74密封间隙70形成了腔体72。与图4a类似，结构10d是包含座舱压力CP的飞机机身的一部分，并被设置在流体FA(即高空环境气压)的环境中。通过导管22d连接腔体72至与上述类型的图4a中的26c类似的监测装置26d，可以监测结构10d的完整性。
因为结构10d中的腔体72完全被流体F包围，任何从腔体72的气体的渗漏经元件56都会到外部环境FA。
在上述图50的配置的变体中，如图5b所示，装置26c可连接在腔体72和外部大气压FA之间。在该示例中，在元件60中形成穿透的情况下，腔体72成为座舱压力(CP)形式的压力流体源的导管。该配置在随后的图6a和6b中进一步描述。
在图6中，结构10e与图4a中的结构10c十分相似。然而此时结构10e用两个腔体72s和72n形成。腔体72s形成在结构10e的元件56和58的两个相邻表面之间。腔体72s通过导管22s和与上述结构和功能类似的监测装置26e与压力流体源20e(CP)流体连通。然而存在于元件58和60之间的腔体72n与参考外部环境FA的流体压力流体连通。这样现在就便于检测在中间元件58中的裂纹101，其在腔体72s和72n之间延伸，而不是经由元件56直接延伸到外部环境FA。打点的轨迹示出了流通路径：从压力流体源20e开始，经过管22s和设备26e、腔体72s、裂纹101、腔体72n、导管22n，然后到外部大气“环境”压力FA。
作为另一方法，可以用管22n将腔体72n连通到类似26e(26x)的装置，然后到大气压力参考FA。这在图6a中示出，所用监测装置26x与图5a所示的配置基本相同。这样配置的目的是为了监测元件60的完整性。在元件60中形成使腔体72n与座舱压力CP(流体源20e)连通的裂纹或缺陷102，将会造成压力下降，原因是通过装置18x流阻到外部环境FA的渗漏流量(小箭头和点)。若期望这个特征，一般可以按旁路或间隔执行装置26x的连接，以防止两个监测装置26e和26x(如图6b所示)的连续串联，连续串联会使装置26e和26x对于元件58中产生的缺陷101的敏感度减半。从腔体72s经元件58中的裂纹(101)、到腔体72n的渗漏流量将不得不穿过这两个高流量阻件：串联的监测装置26e和26x，这两个相关的压差传感器将分享造成敏感度减半的压力下降。串联流量的问题用小箭头和点示出。当然，若元件56中形成的裂纹直接延伸到外部环境FA，就不会出现这个问题。
图7示出了另一夹层结构10f，其具有用铆钉62连接在一起的四层56、57、58和60。层57包括两个相接的面。结构10f还是包含座舱压力CP的飞机机身的一部分，并设置在为高空外部空气压力的流体环境中。监测结构10f的完整性的方法包括：形成经由导管22s，与上述典型的26c和26x类型的监测装置的压力流体源CP流体连通的腔体72s；形成经由导管22n与环境环境压力FA流体连通的腔体72n，腔体72n在腔体72s之间。监测图5a和6a的元件60的完整性的配置，可类似地应用到图7。
图8a示出了本发明的另一实施例。该实施例应用到包括三层56、58和60的结构10g中，三层56、58和60被铆钉62连接在一起形成夹层结构。与图4a中所示实施例的相关解释相同，对于这样的结构，在相邻层之间加入密封材料68是很常见的。特别提供层68，以防止关于铆钉62的层56，58，60的腐蚀和磨损。在本实施例中，在结构10g中设置腔体72的步骤包括：消除相邻两层之间的部分密封剂68。然而在铆钉62周围仍保持密封剂68的区域，以保持最小化层56、58和60的磨损的功能，并且为腔体72形成边界密封。清除的密封剂68产生了密封的腔体72，其能与压力流体源流体连通。实际上更替的腔体72，如同图6和7所示实施例的相关描述，能与大气和流体源流体连通。除去密封剂68来产生腔体72的工作，最好在制造结构10g的过程中实现，方法是在层56、58和60上放置挡板来阻止密封剂68在所选区域沉积。在密封剂层68制好并除去挡板后，用铆钉62将结构10g紧固在一起。
图8b示出了与图8a所示的不同的结构10h，不同之处在于：故意在层56、58和60的表面上消除密封剂68的区域形成凹槽80。这提供了更大更多的明显的腔体72。可以用任何已知的方法来形成凹槽80，包括但不限定于，化学蚀刻。可以通过按与图4a至7相关的上述方法中的特定的22c至22x中导管，使腔体72与定常压力流体源流体连通。当然另一变体中，另外的腔体72，可以与流体源20(CP)和环境压力FA连通。
图9示出了另一结构的部分截面斜向视图，该结构的形式为：具有预成形、弹性自粘薄膜衬垫110的互搭接头10j夹在层56和60之间，被铆钉62紧固。衬垫110包括被切割和组装的形状，以便夹在层板56和60之间时限定多个腔体72。为方便画图，用粗线画出腔体72。通过将腔体72与大气压力基准值和与前边示例的26c至26e的监测装置连接的座舱压力交替连接，就可以在任一层发生破裂之前，较早的检测到会穿透层表面56或60的裂纹。这很重要，因为在过去由于裂纹不可见，在飞机机身上发生了快速失效的链锁反应。通过顺序地的颠倒座舱压力/环境压力的关系，对于每个铆钉62两边所示的三个腔体，通过记录第二阻断，裂纹生长的确定能够被实现以辅助消除无效正压。另一个参考是，审查者可参考国际申请号为PCT/AU94/00325(WO94/27130)的说明书，其公开了裂纹检测的内容。
既然已经详细描述了本发明的实施例，那么对于相关技术领域中的技术人员来说，在不脱离广泛发明概念的前提下，进行大量的修改和变化，将是显而易见的。例如，当流体源20为气体源时，除潮器可设置在流体源20和阻件28之间，以在该气体流入结构10之前干燥气体。另外，流体源20可以是惰性气体源。再者，限定的腔体可包含抗腐蚀剂。若结构10为具有相互密封的多个内腔的复合材料，则本发明的实施例包括在内腔之间的复合材料之中形成连通路径。
所有这些修改和变化都在本发明范围之内，其特征由上边描述和所附权利要求所限定。

Claims (28)

1.一种监测置于包含处于环境压力下的流体的环境中的结构的完整性的方法，所述结构具有至少一个内腔，所述方法包括至少如下步骤：
在大于所述的环境压力的第一压力下，提供第一流体源；
使所述的至少一个腔体与所述流体源流体连通；和
监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个内腔的流率的变化。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体源压力相对于所述环境压力基本上为常量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述的监测步骤包括在所述至少一个腔体和所述流体源之间串联连接高流量阻抗，以便在所述至少一个腔体和所述流体源之间产生稳定状态的压差，并监测在所述稳定状态下压差的变化。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其中，所述的在所述第一压力下提供所述第一流体源的步骤包括：设置所述第一压力在比所述环境压力足够大的水平，以克服吸湿力和毛细作用，但不足以损害所述结构的完整性。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其中，所述的提供所述第一流体源的步骤包括提供第一气体源。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述提供所述第一气体的步骤包括在所述流体源和所述至少一个腔体之间提供防潮器，以在流入所述至少一个腔体之前干燥所述气体。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其中，若所述结构包括两个或更多内腔，所述放置步骤包括：(a)放置所述内腔使之彼此流体连通；和/或(b)放置所述腔体与所述流体源流体连通。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述监测步骤包括：
提供一定量的与所述流体源流体连通的流体标记；和
监测所述结构以跟踪所述流体标记。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述流体标记包括标设液体或气体的染料。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述监测稳定状态流入量变化的步骤，包括：
提供与所述流体源流体连通的一定量的可测气体；
提供一种对所述气体的检测方法；和
监测稳定状态下，从所述结构中所述气体渗漏率的变化。
11.一种监测置于包含在环境压力下流体的环境中的结构完整性的方法，所述方法包括如下步骤：
在所述结构中形成密封的腔体；
在大于所述的环境压力的第一压力下，提供第一流体源；
使所述的至少一个腔体与所述流体源流体连通；和
监测稳定状态下所述第一流体流入所述腔体的流率的变化。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述的形成所述密封腔体的步骤包括：在所述结构之内或之上形成凹槽或凹陷，并且形成横跨凹槽或凹陷的密封。
13.一种监测置于包含处于环境压力下的流体的环境中的结构的完整性的方法，所述结构由两个或多个互相连接的元件组配而成，所述元件相互并列设置，以使一个元件的表面与至少另一个所述元件的表面相邻，从而形成各自相邻的表面对，所述方法包括如下步骤：
在一个或多个所述相邻表面对之间形成一个或多个腔体；
提供第一流体源，以及大于所述环境压力的第一压力；
使至少一个所述的腔体与所述流体源流体连通，以产生至少一个流体源压力腔体；和
监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个流体源压力腔体中的流率的变化。
14.如权利要求13所述的方法，还包括如下步骤：使另外的所述腔体与所述环境压力流体连通，以产生相邻更替的流体源压力腔体和环境压力腔体。
15.如权利要求14所述的方法，还包括如下步骤：设置串联在所述环境压力腔体和所述环境或所述环境压力的流体源之间的除潮器。
16.如权利要求13至15中任一权利要求所述的方法，其中，所述监测步骤包括：在所述流体源压力腔体和所述流体源之间，串联连接高流量阻抗，以在所述流体源压力腔体和所述流体源之间产生稳定状态压差，并监测在所述稳定状态下压差的变化。
17.如权利要求13至15中任一权利要求所述的方法，其中，所述监测步骤包括：提供一定量与所述第一流体源流体连通的流体标记，并监测所述结构以跟踪所述流体标记。
18.如权利要求13至17中任一权利要求所述的方法，其中，若所述结构的所述元件，被粘性层连接在一起，或者在所述相邻表面对之间结合密封材料层，所述形成步骤包括在所述粘性或密封层内形成所述腔体。
19.如权利要求13至17中任一权利要求所述的方法，其中，所述元件被机械紧固件连接，所述形成步骤包括在所述相邻表面对附近提供密封，以便在所述相邻表面对之间形成所述腔体。
20.一种用于监测置于包含在环境压力下流体的环境中的结构完整性的方法，所述结构具有至少一内腔，所述装置至少包括：
在大于所述环境压力的第一压力下的第一流体源；
用于提供所述流体源和所述至少一个腔体之间流体连通的连通通道；以及
监测稳定状态下所述第一流体经所述通道流入至所述至少一个内腔的流率变化的监测装置。
21.如权利要求20所述的装置，其中，所述的监测装置包括：串联设置在所述至少一个腔体和所述流体源之间，所述连通通道内的高流量阻件，所述的高流量阻件在所述至少一个腔体和所述流体源之间产生稳定状态的压差，以及连接在所述高流量阻件两端，用于监测所述稳定状态下压差的变化的转换器装置。
22.如权利要求20或21所述的装置，其中，所述第一压力足够大于所述环境压力，以克服吸湿力和毛细作用，但是都不足以对所述结构造成损害。
23.如权利要求20至22中任一个所述的装置，其中，第一流体为气体。
24.如权利要求20至23中任一个所述的装置，还包括位于所述流体源和至少一个腔体之间的除潮器，以在所述气体流入所述至少一个腔体之前将气体干燥。
25.如权利要求20所述的装置，其中，所述监测装置包括与所述流体源连通的流体标记，其用于在所述流体从所述腔体流经所述结构至所述环境发生渗漏的位置上给所述结构做标记。
26.一种方法，以防止目标流体进入设置在包含处于环境压力下的目标流体的环境中的结构，所述结构具有至少一个内腔，所述方法包括如下步骤：
提供处于第一压力下的第一流体源，第一压力大于所述环境压力；和
在所述至少一个内腔和所述流体源之间提供流体连通路径。
27.如权利要求26所述的方法，还包括步骤：监测稳定状态下所述第一流体流入所述至少一个内腔中流率的变化，从而便于监测所述结构的完整性。
28.一种装置，用于防止目标流体进入设置在包含处于环境压力下的目标流体的环境中的结构，所述结构具有至少一个内腔，所述装置至少包括：
处于大于所述环境压力的第一压力下的第一流体源；和
用于在所述流体源和所述至少一个腔体之间提供流体连通的一个或多个连通通道。
CNB018173896A 2000-09-08 2001-07-02 监测元件和结构的完整性的方法和装置 Expired - Lifetime CN1318829C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPR0018A AUPR001800A0 (en) 2000-09-08 2000-09-08 Method and apparatus for monitoring the integrity of structures
AUPR0018 2000-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1469996A true CN1469996A (zh) 2004-01-21
CN1318829C CN1318829C (zh) 2007-05-30

Family

ID=3824069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB018173896A Expired - Lifetime CN1318829C (zh) 2000-09-08 2001-07-02 监测元件和结构的完整性的方法和装置

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20020029614A1 (zh)
EP (1) EP1337824B1 (zh)
JP (1) JP2004507771A (zh)
KR (1) KR20030041138A (zh)
CN (1) CN1318829C (zh)
AU (1) AUPR001800A0 (zh)
BR (1) BRPI0113724B1 (zh)
CA (1) CA2421736C (zh)
HK (1) HK1063215A1 (zh)
RU (1) RU2271526C2 (zh)
UA (1) UA76961C2 (zh)
WO (1) WO2002021096A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108061629A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 潍柴动力股份有限公司 一种发动机排气管路漏气检测装置及方法
CN109477769A (zh) * 2016-06-16 2019-03-15 宾利汽车有限公司 评估复合构件损伤的方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7306672B2 (en) * 2001-04-06 2007-12-11 California Institute Of Technology Microfluidic free interface diffusion techniques
US7500383B2 (en) * 2001-07-13 2009-03-10 Structural Monitoring Systems, Ltd. Method and apparatus for monitoring the integrity of components and structures
GB2408801A (en) * 2003-12-03 2005-06-08 Boc Group Plc Detection of seal leak using differential pressure measurement
WO2005066601A1 (en) * 2004-01-12 2005-07-21 Structural Monitoring Systems Ltd Method and apparatus for monitoring the integrity of a structure having a surface in contact with a liquid
US20090078357A1 (en) * 2006-03-16 2009-03-26 Structural Monitoring Systems Ltd Method for monitoring for cracking in a componant
WO2007112512A1 (en) 2006-04-04 2007-10-11 Structural Monitoring Systems Ltd Method for detecting separation in a structure
WO2007112511A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-11 Structural Monitoring Systems Ltd Method for detecting impact damage in a structure
US8196453B2 (en) * 2006-04-07 2012-06-12 Structural Monitoring Systems Ltd. Sensor for detecting surface cracks in an article
AU2007247848A1 (en) * 2006-05-03 2007-11-15 Structural Monitoring Systems Limited A method of manufacturing a sensor for detecting surface cracks in a structure
GB2452938B (en) * 2007-09-19 2011-08-10 Messier Dowty Ltd Load indicator
US7559250B2 (en) * 2007-09-27 2009-07-14 Caterpillar Inc. Frame crack detection method
CA2706520A1 (en) * 2007-11-21 2009-05-28 Structural Monitoring Systems Ltd. Differential comparative pressure monitoring system
CN101918807B (zh) * 2007-11-21 2012-05-09 结构监测系统有限公司 比较压力监控仪
EP2245437B1 (en) * 2008-01-31 2015-12-23 Structural Monitoring Systems Ltd Continuous flow structural health monitoring system and method
US9031796B2 (en) 2008-01-31 2015-05-12 Structural Monitoring Systems Ltd. Continuous flow structural health monitoring system and method
JP2009200212A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Keihin Corp プリント基板の放熱構造
US8413485B2 (en) * 2009-07-17 2013-04-09 Airbus Operations Gmbh Detection method and detection device for detecting core defects and delaminations in sandwich structures
WO2011059138A1 (ko) * 2009-11-10 2011-05-19 Na Sung-Min 건축용 난연 매트 판재 및 그 제조방법
DE102010012342B4 (de) * 2010-03-23 2020-03-26 Airbus Operations Gmbh Versteifungsbauteil und Verfahren sowie Kammwerkzeug
CN102539325B (zh) * 2010-12-08 2014-03-26 华东理工大学 基于应变监测的焦碳塔结构损伤监测方法
DE102012211566A1 (de) * 2012-07-03 2014-01-09 Wobben Properties Gmbh Überwachte Bauteilverbindung, Windenergieanlage, Verfahren zur Überwachung einer Bauteilverbindung auf ein ungewolltes Lösen der Bauteilverbindung im verbundenen Zustand
JP5795997B2 (ja) * 2012-08-31 2015-10-14 日本碍子株式会社 モノリス型分離膜構造体の強度検査装置
JP5951415B2 (ja) * 2012-08-31 2016-07-13 日本碍子株式会社 モノリス型分離膜構造体の強度検査方法
DE102015122594A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-22 Airbus Defence and Space GmbH Bauteilvorrichtung und Verfahren zum Detektieren eines Schadens einer Verklebung bei einer Bauteilvorrichtung
CN116337369B (zh) * 2023-05-23 2023-12-08 以梦为马(沈阳)科技有限公司 一种水下机器人水密舱的漏水检测装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2430122A (en) * 1943-10-15 1947-11-04 Sun Oil Co Valve leakage indicator
US3188855A (en) * 1961-08-25 1965-06-15 Gen Motors Corp Seal lip force gauge and method
NL7712634A (nl) * 1977-03-17 1978-09-19 Continental Oil Co Werkwijze en inrichting voor het vroegtijdig vaststellen van scheuren.
US4806913A (en) * 1987-01-09 1989-02-21 Schmidt Charles J Gas detector for measuring coacting surfaces
US4776206A (en) 1987-08-11 1988-10-11 Xetron Corporation Leak testing by gas flow signature analysis
US4979390A (en) * 1988-12-01 1990-12-25 Morris Schupack Method and apparatus for testing relative permeability of materials
FR2655732B1 (fr) * 1989-12-11 1992-02-07 Snecma Procede et dispositif de controle du collage d'un nida sur un support.
DE69419608T2 (de) * 1993-05-06 2000-03-09 Tulip Bay Pty Ltd Leckprüfgerät und -verfahren
US5463904A (en) * 1994-02-04 1995-11-07 The Foxboro Company Multimeasurement vortex sensor for a vortex-generating plate
CN1054916C (zh) * 1994-11-05 2000-07-26 郁金香湾有限公司 监测设备
JPH10185749A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Gas Mitsukusu Kogyo Kk リーク検査方法及びその装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477769A (zh) * 2016-06-16 2019-03-15 宾利汽车有限公司 评估复合构件损伤的方法
CN109477769B (zh) * 2016-06-16 2021-11-30 宾利汽车有限公司 评估复合构件损伤的方法
CN108061629A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 潍柴动力股份有限公司 一种发动机排气管路漏气检测装置及方法
CN108061629B (zh) * 2017-12-04 2020-01-31 潍柴动力股份有限公司 一种发动机排气管路漏气检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1337824A1 (en) 2003-08-27
HK1063215A1 (en) 2004-12-17
JP2004507771A (ja) 2004-03-11
AUPR001800A0 (en) 2000-10-05
BR0113724A (pt) 2004-04-20
US20020029614A1 (en) 2002-03-14
CN1318829C (zh) 2007-05-30
EP1337824A4 (en) 2009-07-29
EP1337824B1 (en) 2013-04-24
WO2002021096A1 (en) 2002-03-14
BRPI0113724B1 (pt) 2017-02-21
KR20030041138A (ko) 2003-05-23
CA2421736C (en) 2010-10-12
CA2421736A1 (en) 2002-03-14
RU2271526C2 (ru) 2006-03-10
UA76961C2 (en) 2006-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1469996A (zh) 监测元件和结构的完整性的方法和装置
CN101370888B (zh) 表面密封件和利用该表面密封件制造密封接头的方法
CA2161000C (en) Monitoring apparatus for monitoring impending faults in the integrity of a component or structure
CN100535648C (zh) 具有随附损伤特性的损伤探测信息智能涂层
US4801496A (en) Composite member with integrated thermal protection
KR820000334B1 (ko) 액화개스 운송 및 저장탱크의 단열 벽 설치방법
US8166804B2 (en) Method for detecting separation in a structure
JP5628813B2 (ja) 超音波計測器を備えた航空機のスキンパネル
US10066923B2 (en) Ice thickness measurement sensor
US7500383B2 (en) Method and apparatus for monitoring the integrity of components and structures
BRPI0720815B1 (pt) método para inibir a corrosão em tubos, estrutura de compósito para a superfície externa de um tubo
KR20150126269A (ko) 박리된 복합재 구조물을 수리하기 위한 구조적으로 통합된 수리 방법 및 시스템 공구 장치
WO2020000996A1 (zh) 叶片开裂状态监测方法、监测系统及叶片
US8413485B2 (en) Detection method and detection device for detecting core defects and delaminations in sandwich structures
CN111432584B (zh) 一种组合式接线驳盘装置
US20160258832A1 (en) Apparatus and method for monitoring the integrity of a weld seam
CA2883938A1 (en) Apparatus and method for monitoring the integrity of a weld seam
US9366618B2 (en) Stiffening component and method as well as combing tool
AU2001268815B2 (en) Method and apparatus for monitoring the integrity of components and structures
CN207776567U (zh) 一种可重复使用的模块建筑膜-龙骨连接节点
US7807929B2 (en) Lead
CN202216806U (zh) 难熔性活泼金属基层焊缝检漏咀结构
CN207396239U (zh) 建筑隔震橡胶支座极限剪切应变检测的安装辅具
JP2008014143A (ja) 多機能ガスケット及びその製造方法
Schoess et al. Rotor acoustic monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1063215

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20070530

CX01 Expiry of patent term